Обработка давлением и пайка металлов (стр. 4 из 5)
Флюсы, предназначенные для пайки мягкими припоями на основе олова и свинца. Основой таких флюсов служат органические соединения (канифоль, вазелин), хлориды цинка или аммония. При температуре 300...400. °С канифоль разлагается с выделением углерода и водорода, что ведет к интенсификации восстановления окислов паяемого металла. В нашей стране и за рубежом разработано большое количество флюсов для низкотемпературной пайки черных и цветных металлов. Перечисленные выше органические вещества в чистом виде в настоящее время применяются редко. Большое применение нашли органические флюсы, активированные различными неорганическими соединениями. Такие флюсы используются для пайки не только меди и ее сплавов, но и конструкционных углеродистых и коррозионностойких высоколегированных сталей. Примером может служить флюс ЛМ-1, предназначенный для пайки хромоникелевых, коррозионностойких сталей припоем с содержанием олова 30%. Он имеет состав: ортофосфорная кислота 32%, канифоль 6%, спирт этиловый 62%. Температурный интервал активности флюса составляет 200...240 °С. Другой флюс состава: хлористый цинк 48%, хлористый аммоний 12% и вода 40% — предназначен для пайки углеродистых и низколегированных сталей, меди, никеля и их сплавов и имеет температурный интервал активности 150...320 °С.
Флюсы, предназначенные для пайки твердыми припоями. Они содержат фтористые соединения, фторобораты и обязательно борный ангидрид, борную кислоту, или плавленую буру. Флюсы получают методом сплавления компонентов, используют сплав в виде порошков или паст, замешанных на воде, спирте или других связках. Так, для пайки инструкционных и коррозионностойких легированных сталей служит флюс марки ПВ209, имеющий состав: калия фтористого 41...43%, оксида бора 34...36%, тетрафторбората калия 22...24%. Температурный интервал активности 800... 1200 °С. Флюс марки 18В служит для пайки сталей, никелевых, медных сплавов серебряными припоями, содержит фтористый калий и борную кислоту его температурный интервал 550...850 °С.
Флюсы, предназначенные для пайки алюминия и его сплавов (фториды и хлориды металлов). Примером может служить флюс марки Ф5, содержащий хлористый калий (45%), хлористый магнии (28%), фтористый натрий (10%), хлористое олово (3%), хлористый кадмий (4%). Температурный интервал его активности 420...620 °С, и он предназначен для пайки алюминиевых сплавов.
Газовая пайка. При этом способе нагрев места пайки осуществляется газовыми горелками. Для пайки мелких деталей пользуются горелками, работающими на воздухе с природным (метаном), или другим горючим газом, или же ацетиленом. Для крупных деталей применяют горелки, работающие на кислороде с метаном или другими горючими газами, в особенности ацетиленом. Кислородно-ацетиленовые горелки применяют как специальные для пайки, дающие широкий факел, так и нормальные, сварочные. Специальные горелки для пайки создают менее концентрированный нагрев и охватывают пламенем сразу значительную поверхность; пламя поддерживается с небольшим избытком ацетилена.
Пайка погружением. При этом способе пайка производится погружением изделия в ванну с расплавленным припоем или в ванну с расплавленными солями. Для металлических ванн обычно используют медно-цинковые припои. Расплавленный припой в ванне покрывают слоем флюса. Поверхность изделия, которая должна остаться чистой, без припоя, смазывают пастами и растворами, препятствующими ее смачиванию.
Соляные ванны для твердой пайки устраивают по типу соляных ванн, для термообработки стали. Особенно удобны ванны с электрическим нагревом. Соляная смесь обычно состоит из хлоридов калия и бария КС1 + ВаС12. Состав ванны для любого температурного интервала можно подобрать, меняя соотношения составных частей соляной смеси.
Детали собирают и на поверхность, подлежащую пайке, наносят флюс между кромками или около места соединения размещают припой, после чего детали скрепляют и обмакивают в ванну. Соляная ванна обеспечивает постоянный температурный режим с точностью ± 5° С и защищает место пайки от окисления. Деталь, вынутую из ванны, защищает от окисления при охлаждении пленка расплавленных солей, которая по охлаждении может быть удалена промывкой в горячей воде.
Пайка погружением в ванны отличается высокой производительностью, однородностью качества и может быть механизирована.
Электрическая пайка. Электрический нагрев места пайки может быть осуществлен различными методами: электрической дугой прямого или косвенного действия; пропусканием тока через место сварки; вихревыми токами, которые индуктируются в металле изделия переменными магнитными полями; за счет разогрева контакта между поверхностью изделия и токоподводящим электродом и т. д.
Для пайки дугой прямого действия медно-цинковые припои малопригодны ввиду летучести цинка и сильного его испарения и выгорания под действием высокой температуры дуги. Наиболее пригодны тугоплавкие медные припои с содержанием фосфора или кремния. Для пайки используют угольную дугу, которую направляют преимущественно на конец стержня припоя, касающегося основного металла; дуга не должна расплавлять кромки изделия.
Угольная дуга косвенного действия (дуговая горелка) заменяет газовую горелку и дает возможность выполнять процесс пайки твердыми припоями всех типов, как медно-цинковыми, так и серебряными. Технологически дуговая горелка менее удобна, чем газовая, и применяется обычно лишь при небольшом объеме работ по пайке.
Электрическую пайку сопротивлением можно выполнять на простых сварочных контактных машинах или на специальных электрических аппаратах для пайки. Нагрев места пайки производится пропусканием через него тока большой силы, который получают от низковольтного трансформатора, встроенного в корпус аппарата для пайки и составляющего с ним одно целое.
Более универсальными электрическими аппаратами для пайки являются аппараты, работающие по способу горячего контакта между угольным или графитным электродом и изделием. Такой аппарат состоит из двух основных частей: понижающего трансформатора, подвижного или стационарного, и клещей для пайки, соединяемых с зажимами трансформатора гибкими проводами, которые могут иметь значительную длину, что придает установке гибкость и универсальность применения.
Понижающий трансформатор изготовляется по типу трансформаторов для электрических контактных сварочных машин. Первичная обмотка трансформатора секционирована, что позволяет регулировать напряжение вторичной обмотки и рабочую силу тока путем переключения витков первичной обмотки, как в контактных машинах. Первичная обмотка трансформатора включается в электрическую цепь контактором с кнопочным управлением. Кнопка включения помещена на ручке паяльных клещей (рис.1) или вынесена в форме отдельной переносной педали. Рабочие токоподводящие контакты паяльных клещей выполнены в форме сменных призматических блоков — брусков из электродного угля или графита. Детали зажимают винтом, подогревающий ток включают кнопкой на ручке клещей. Рабочие токи для пайки обычно находятся в пределах 500—1000 а.
Паяльные клещи присоединяются ко вторичной обмотке трансформатора гибкими
Паяльные клещи присоединяются ко вторичной обмотке трансформатора гибкими проводами достаточного сечения и требующейся длины (обычно до 2-Зм). Для пайки меди обычно пользуются фосфорно-медными припоями, для пайки стали — серебряными припоями. Фосфорно-медные припои для пайки черных металлов непригодны.
Индукционная пайка токами высокой частоты. В последнее время быстро развивается и начинает находить широкое промышленное применение новый весьма эффективный способ пайки токами высокой частоты. Метод основан на нагреве металла вихревыми токами, которые создаются переменным магнитным полем высокой частоты. Переменное магнитное поле, в свою очередь, создается намагничивающими обмотками — индукторами. При приближении индуктора к поверхности изделия возникают вихревые токи в зоне металла, подвергающейся магнитному воздействию индуктора. Действие индуктора тем сильнее, чем меньше расстояние между индукторами и нагреваемым металлом. Для возможного уменьшения расстояния применяют индукторы с изоляцией из тугоплавкой эмали; в этом случае расстояние между индуктором и нагреваемым металлом может быть снижено до 0,3—0,5 мм.
Нагревание токами высокой частоты сосредотачивается в очень тонком поверхностном слое металла, в котором возникают вихревые токи. Нижележащие слои нагреваются вследствие теплопроводности. Малый объем разогреваемого металла позволяет вести нагрев весьма быстро, с высоким к.п. д.
Процесс пайки отличается чистотой, удобством выполнения, легко поддается механизации и может быть хорошо приспособлен к условиям массового производства однотипных деталей. Все эти преимущества нагрева токами высокой частоты обеспечивают возможность широкого промышленного использования его при пайке. Препятствием к применению токов высокой частоты пока служит довольно высокая стоимость и некоторая сложность установок для получения этих токов.
Пайка в печах. Нагрев под пайку может производиться также в различных печах, по устройству аналогичных печам для термообработки стали. Применяются, например, очковые печи с нефтяным отоплением; широко применяются муфельные печи, особенно удобны электрические муфельные печи. Пайка ведется посредством нагрева деталей с заранее нанесенными флюсом и припоем, который закладывают между соединяемыми кромками, или помещают рядом с местом пайки. Пайка в печах с применением флюса трудоемка, требует достаточно квалифицированной рабочей силы. Значительно важнее пайка в печах в восстановительной атмосфере; этот вид пайки имеет широкое применение.
Пайка в печах с восстановительной атмосферой.